Toegangseisen
Voorkennis van Analyse 1 (NA), Lineare Algebra 1 (NA), Klassieke Mechanica A en Introductie Moderne Natuurkunde. Er wordt aangenomen dat de student Analyse 2 (NA) volgt.
Beschrijving
In deze cursus leer je elektrische en magnetische verschijnselen te beschrijven met één enkele overkoepelende theorie: de beroemde Maxwell-vergelijkingen. Naast de bovengenoemde verschijnselen kun je hiermee ook nog eens heel andere verschijnselen beschrijven, waaronder elektromagnetische golven (zoals licht).
Aan de hand van experimenteel bepaalde wetmatigheden worden eerst de eigenschappen van statische elektrische en magnetische velden besproken. Daarna komen tijdsafhankelijke problemen aan bod. Uiteindelijk komt alle theorie samen in de Maxwellvergelijkingen.
De afleiding en oorsprong van deze vergelijkingen wordt behandeld aan de hand van experimentele waarnemingen, waaronder de wet van Coulomb en de wet van Biot-Savart. Tijdsafhankelijke velden worden besproken aan de hand van de Lorentzkracht, de EMF (electromotive force), en de inductiewet van Faraday.
Meer tijdsafhankelijke effecten en de relativistische aspecten daarvan komen aan de orde in de colleges Classical Electrodynamics en Relativistic Electrodynamics in het tweede jaar.
De volgende onderwerpen komen aan bod:
Electrostatica (H2 boek): Wet van Coulomb: Elektrische velden, veldlijnen, en elektrische flux; Stelling van Gauss en de Wet van Gauss; Gradiënt van een scalair veld en de elektrische potentiaal; Rotatie van een vectorveld en de Stelling van Stokes; Capaciteit en condensatoren;
Wiskundige technieken (H3 boek): De Poissonvergelijking en de Laplacevergelijking (Oplossingen in 1D en 2D; beperkte behandeling 3D); Dipoolbenadering;
Magnetostatica (H5 boek): Lorentzkracht; Wet van Biot-Savart en wet van Ampère; Vectorpotentiaal ;
Elektrodynamica (H7 boek): Niet-ideale geleiders: Wet van Ohm en EMF; Magnetische flux en inductie en Wet van Faraday; Zelfinductie en wederkerige inductie; Electrische en magnetische energiedichtheid; Displacement current;
Leerdoelen
- Elektrostatica: Berekenen van elektrische velden en potentialen voor ladingsverdelingen in 1D, 2D en 3D, door het toepassen van symmetrie en de wet van Gauss of door het oplossen van de Laplace of Poissonvergelijking, en deze relateren aan elektrische energie en capaciteit.
- Wiskunde: Uitrekenen van de divergentie en rotatie van een vectorveld in carthesische en sferische coördinaten.
- Magnetostatica: Berekenen van magnetische velden door elektrische stromen met behulp van de wet van Biot-Savart en deze relateren aan magnetische energie en inductie.
- Elektromagnetische krachten: Toepassen van de Lorentzkracht, de wet van Ampère, en de wet van Faraday, om krachten van bewegende ladingen en inductiespanningen van veranderende magneetvelden te berekenen.
- Maxwell vergelijkingen: Uitleggen hoe de Maxwell vergelijkingen en de golfvergelijking voor licht volgen uit de (vier onderstreepte) onderliggende empirische wetten.
Algemene vaardigheden
Wiskunde: Wiskundige verbanden en eigenschappen kennen en kunnen noteren van (gesloten) padintegralen, rotatie en gradiënt scalair veld
Wiskunde: Limieten en benaderingen kunnen gebruiken
Wiskunde: Taylorontwikkeling kunnen uitrekenen voor een gegeven uitdrukking
Natuurkunde: Eenheden omrekenen (voorvoegsels en juiste SI-eenheden)
Wiskunde: Differentiaalvergelijkingen oplossen (of een gegeven antwoord kunnen controleren)
Natuurkunde: De ACER methode kunnen toepassen in het oplossen van opgaves
Natuurkundige en wiskundige argumenten en berekeningen uit kunnen leggen aan collega-natuurkundigen
Rooster
Rooster
Voor gedetailleerde informatie ga naar Timetable in Brightspace
In MyTimetable kun je alle vak- en opleidingsroosters vinden, waarmee jij je persoonlijke rooster kunt samenstellen. Onderwijsactiviteiten waarvoor je je via MyStudyMap hebt ingeschreven, worden automatisch in je rooster getoond.
Daarnaast kun je My Timetable gemakkelijk koppelen aan een agenda-app op je telefoon en worden roosterwijzigingen automatisch in je agenda doorgevoerd; bovendien ontvang je desgewenst per e-mail een notificatie van de wijziging. Je kunt notificaties aanzetten bij Instellingen, nadat je bent ingelogd.
Vragen? Bekijk de video, lees de instructie of neem contact op met de ISSC helpdesk.
Let op: Joint Degree studenten Leiden/Delft dienen de informatie uit de Leidse en Delftse MyTimetables samen te voegen om een volledig rooster te zien. Deze video legt uit hoe dat werkt.
Onderwijsvorm
Zie Brightspace
Toetsing en weging
Het eindcijfer voor dit vak wordt bepaald door een combinatie van deelcijfers. Een schriftelijke tussentijdse toets over het eerste gedeelte van de stof bepaalt max. 30% van het eindcijfer. Huiswerkopdrachten die je buiten de contacturen maakt tellen mee als bonus voor 10% van het eindcijfer (dus maximaal 1 punt). Het maken van deze opdrachten wordt sterk aangeraden, maar is facultatief. De rest van het cijfer wordt bepaald door het tentamen, onder de voorwaarde dat er minstens een 5,5 moet worden gescoord op het tentamen om het vak met een voldoende af te sluiten. Mocht er een hertentamen nodig zijn, dan vervallen de toets- en huiswerkcijfers. In dat geval bepaalt het cijfer voor het hertentamen het cijfer voor het vak voor 100%.
Literatuurlijst
Introduction to Electrodynamics, David J. Griffiths, 4e editie (de blauwe cover), ISBN-13: 9781108420419 (Cambridge University Press). Aanschaf van dit boek is verplicht (advies: tijdig bestellen). Hetzelfde boek wordt gebruikt bij het vak Classical Electrodynamics.
Inschrijven
Als student ben je zelf verantwoordelijk voor het tijdig inschrijven via MyStudyMap.
In deze korte video zie je stap voor stap hoe je je kunt inschrijven voor cursussen in MyStudyMap.
Uitgebreide informatie over de werking van MyStudyMap vind je hier.
Er zijn twee inschrijfperiodes per jaar:
de inschrijving voor het najaar opent in juli
de inschrijving voor het voorjaar opent in december
Zie deze pagina voor meer informatie over deadlines en inschrijven voor vakken en tentamens.
Let op:
Het is verplicht om je in te schrijven voor alle activiteiten die je gaat volgen van een vak.
Je inschrijving is pas voltooid wanneer je je cursusplanning indient in het tabblad ‘Klaar voor inschrijving’ door op ‘indienen’ te klikken.
Niet ingeschreven zijn voor een (her)tentamen betekent dat je niet mag deelnemen aan het (her)tentamen.
Contact
Contactgegevens Docent: Prof. dr. M.P. van Exter
Opmerkingen
Software
Vanaf collegejaar 2024/2025 werkt de faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen met het software distributieplatform Academic Software. Via het platform kun je toegang krijgen tot de software die je nodig hebt voor bepaalde vakken in je studie. Voor sommige software moet je laptop aan bepaalde systeemeisen voldoen. Dit staat aangegeven bij de software. Belangrijk is dat je de software installeert voor de start van het vak. Meer informatie over het laptopprofiel vind je op de studentenwebsite.